GB50341储罐设计计算.xls

GB50341-2003 储储罐罐设设计计计计算算书书 项目名称： 设备位号： 设备图号： 设计：日期： 校核：日期： 审核：日期： 中国成达工程公司 第 2 页 储罐设计计算书 1.设计基本参数： 设计规范： GB50341-2003立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范 设计压力：P2000Pa-490Pa 设计温度：T70C 设计风压：0500 Pa 设计雪压Px350 Pa 附加荷载：Ph1200 Pa 地震烈度：7度0.1 类第一组 罐壁内径：D 14m 罐壁高度： H116m 充液高度：H16m 液体比重： 0.92 罐顶半径： Rs14m 焊缝系数： 0.9 腐蚀裕量：C20mm 钢板负偏差：C10.3mm 2. 罐壁分段及假设壁厚： 罐壁尺寸、材料及许用应力如下： 从下至上 分段号 高度（m） 厚度（mm ） 材料 设计d （MPa） s（ MPa） b（MPa ） 水压试验 t（MPa ） 重量（kg ） 11.512 S30408 1372055201376220.0 2310 S30408 13720552013710365.2 338 S30408 1372055201378291.0 44.56 S30408 1372055201379326.0 5 6 7 总重：mt34202.3 3. 罐壁计算： 1)设计厚度计算(储存介质)： 计算结果： () 21 3 . 0 9 . 4CC DH t d d + - = js r 第 3 页 从下至上分 段数 计算液位高 度H（m） 计算壁厚t d（mm） 名义厚度tn（ mm） 1168.318 214.57.616 311.56.014 48.54.512 57.5#DIV/0!10 66#DIV/0!8 73#DIV/0!6 2)水压试验厚度计算： 计算结果： 从下至上分 段数 计算液位高 度H（m） 计算壁厚t t（mm） 1168.73 214.57.90 311.56.23 48.54.56 57.5#DIV/0! 66#DIV/0! 73#DIV/0! 4. 罐顶计算： 4.1光面球壳顶板的计算厚度：(如果不加肋板拱顶所需厚度) ths=0.42RsPower(Pw/2.2,0.5)+C2+C19.15mm 设计外载荷Pw=Ph+Px+Pa4.98KPa注：按保守计算加上雪压值。 实际罐顶取用厚度为th=6mm本设计按加肋板结构 顶板及加强筋（含保温层）总质量 md=53863kg 罐顶固定载荷Pa3429.03 N/m2 4.2顶板计算 4.2.1 拱顶的许用外压 4.2.1 带肋拱顶的许用外压 1802918029Pa 式中： js t t DH t )3.0( 9.4 - = = m e s mt o t t R t EP 2 )(1.0 第 4 页 Po带肋拱顶许用外压 Et设计温度下材料的弹性模量191000MPa Rs拱顶球面半径；14000mm te顶板有效厚度5.7mm tm带肋顶板的折算厚度 18.18mm t1m纬向肋与顶板的折算厚度 11825.2mm h1纬向肋宽度100mm b1纬向肋厚度10mm L1纬向肋在经向的间距1500mm e1纬向肋与顶板在经向的组合截面形心到顶板中面的距离 15.08mm L1S顶板有效参与筋板组合矩的宽度 L1S=1.1（2Rste）0.5=439.45mm n1纬向肋与顶板在经向的面积折算系数 1.12 2m经向肋与顶板的折算厚度 11825.2mm h2经向肋宽度100mm b2经向肋厚度10mm L2经向肋在经向的间距1500mm e2经向肋与顶板在经向的组合截面形心到顶板中面的距离 15.08mm L2S顶板有效参与筋板组合矩的宽度 L2S=1.1（2Rste）0.5=439.45mm n2经向肋与顶板在经向的面积折算系数 1.12 4.2.2 带肋拱顶的稳定性验算 拱顶载荷 P=Pw49794979 N/m2 = + =3 3 2 33 1 4 2 mem m ttt t =+= seL t hb n 1 11 1 1 = -+= 2 2e2 3 e 2 ee2 2 2 2 223 2m etn 12 t ) 4 t 2 th 3 h ( L bh 12t =+= seL t hb n 2 22 2 1 = + + -+= 11eS 111e1eS e11 bhtL /2)(hbh/2)t(htL /2)t(he = + + -+= 22e2 222e2es e22 bhtL /2)(hbh/2)t(htL /2)t(he = -+= 2 1e1 3 e 2 ee1 2 1 1 113 1m etn 12 t ) 4 t 2 th 3 h ( L bh 12t 第 5 页 拱顶许用外压 P0:1802918029 N/m2 P0P0P P，故故满满足足稳稳定定性性要要求求，合合格格 5.罐顶与罐壁的连接计算： 5.1. 几何参数计算(如图) 角钢规格：50505 罐顶与角钢连接位置B20mm 罐外半径Rc7000mm 罐壁连接有效宽度Wc=0.6（Rcte）0.5119.85mm 罐顶连接有效宽度Wh=Min0.3（R2te）0.5,30084.63mm 罐顶与罐壁连接处,罐顶切线与水平面夹角=arcsin(Rc+B)/Rs)= 30.09 罐顶与罐壁连接处到罐中心线垂直距离R2=Rc/sin13960.11mm 5.2. 罐顶与罐壁连接 罐顶与罐壁连接处的有效截面积（按A.3.2） 614.75614.75 mm2 注注：此此处处的的设设计计压压力力应应为为设设计计内内压压，不不可可等等同同于于按按液液柱柱所所确确定定的的设设计计压压力力。 罐顶与罐壁连接处的有效截面积（按7.5.3） A2=4.6DR2 899.03899.03 mm2 罐顶与罐壁连接处的实际截面积（按图7.1.5确定） Aa=1640.511640.51mm2 实实际际截截面面积积大大于于所所需需有有效效截截面面积积，满满足足设设计计要要求求 注：如果Aamtg/（1415tg）=409.14mm2 顶顶部部 应应设设置置通通气气装装置置 罐顶与罐壁连接处发生屈曲破坏压力（按设计压力P计算） PQ=1.6P-0.047th=3.203.20KPa 其中：g=9.81m/s2 满满足足连连接接要要求求 6. 风载荷及地震载荷计算 6.1.风载荷计算： 6.1.1.顶部抗风圈计算 顶部抗风圈所需的最小截面模数 Wz=0.083D2H1k179.6cm3 风载荷标准值 = - = qtg tPD A h 1.1 )08.0( 1 2 第 6 页 k=zss00.690KPa 0基本风压值(300时取300Pa)0.500KPa z高度Z处的风振系数，油罐取1.00 s风荷载体型系数，取驻点值1.00 z风压高度变化系数，1.38按6.4.9的规定选用。 顶部抗风圈的实际截面模数 W=500.00500.00cm3按图实际尺寸计算（近似为T型钢计算） WWzWWz故故满满足足要要求求 6.1.2.中间抗风圈计算 罐壁筒体的临界压力： #NUM!#NUM!KPa tmin=5.7mm HE=Hei=#NUM!m Hei罐壁各段当量高度，m； Hei=Hi（tmin/ti）2.5 罐壁各段当量高度如下： 罐壁段号 实际高度Hi （m） 有效壁厚 ti（mm） 当量高度Hei （m） 11.511.70.25 239.70.79 337.71.41 44.55.74.50 50-0.3#NUM! 60-0.3#NUM! 70-0.3#NUM! 罐壁设计外压： P0=2.25k+q=2.14052.1405KPa q-罐顶呼吸阀负压设定值的1.2倍0.59KPa #NUM! 如如果果：P0PCrP0/2应应设设置置1个个中中间间抗抗风风圈圈于于HE/2处处。 P0/2PCrP0/3应应设设置置2个个中中间间抗抗风风圈圈于于HE/3，2HE/3处处。 P0/3PCrP0/4应应设设置置3个个中中间间抗抗风风圈圈于于HE/4，2HE/4，3HE/4处处。 以以此此类类推推 6.2.地震载荷计算： 6.2.1.地震作用下罐壁底产生的最大轴向应力 = = 5 .2 min 48.16 D t E H D cr P 第 7 页 15.94132915.941329 MPa 竖向地震影响系数Cv（7，8度地震区取1；9度地震区取1.45）1 罐底部垂直载荷 N1=（md+mt）g0.8639206 MN 罐壁横截面积（其中t为底部罐壁有效厚度）A1=Dt0.5145929 m2 翘离影响系数取CL1.4 底部罐壁断面系数Z1=D2t/41.8010751 m3 总水平地震力在罐底部产生的地震弯矩ML=0.45Q0H18.348435 MN.m 总水平地震力在罐底部产生的水平剪力Q0=10-6CzY1mg2.5483937 MN.m 综合影响系数Cz一般取0.4 地震影响系数（据Tc，Tg，max按图D.3.1选取）=0.45 储液耦连振动基本周期Tc=KcH（R/3）0.5=0.1319782 s 储罐内半径R=D/27m 耦连振动周期系数（据D/H按表D.3.2选取）Kc0.000432 距底板1/3高度处罐壁有效厚度30.0192m 最大地震影响系数max=max=0.45 罐体影响系数Y1一般取1.1 产生地震作用力的等效储液质量m=m1Fr1311995.4 kg 罐内储液总质量m1=0.25D2H2265967.9 kg 动液系数（由D/H，查D.3.4确定）Fr0.579 其中：D/H0.875 6.2.2.罐壁许用临界应力 cr=0.15Et/D25.05575925.055759 MPa E-设计温度下材料的弹性模量199875MPa t-罐底圈壁板有效厚度0.0117m 6.2.3.应力校核条件 1cr合合格格 6.2.4.罐内液面晃动高度计算： 罐内液面晃动高度hv=1.5R0 0. .4 44 47 79 98 85 52 2 m 地震影响系数（据Tw，max按图D.3.1选取）0 0. .0 04 42 26 66 65 53 3 反应谱特征周期（按表D.3.1-1）Tg0.35s 储液晃动基本周期Tw=KsD0.54.0971148 s 晃动周期系数（据D/H按表D.3.3选取）Ks=1.095 7. 地脚螺栓（锚栓）计算 7.1地脚螺栓参数： 地脚螺栓直径：M56mm 第 8 页 地脚螺栓根径：d150.67mm 地脚螺栓圆直径：Db24.256m 地脚螺栓个数：n48个 地脚螺栓许用应力：s235MPa 7.2罐体抗提升力计算： 7.2.1.空罐时，1.5倍设计压力与设计风压产生的升举力之和： N1=1.5PD2/4+Nw831152N 空罐时，设计压力与地震载荷产生的升举力之和 N2=PD2/4+Ne8511171N 设计风压产生的升举力Nw=4Mw/Db369338N 设计风压产生的风弯矩Mw=0AHH2239667N.m 地震载荷产生的升举力Ne=A8203294N 迎风面积AH=HD250.42m2 罐体总高H=H1+Hg17.89m 拱顶高度Hg=Rs(1-COS)1.89m 7.2.2.空罐时，1.25倍试验压力产生的升举力之和： N3=PtD2/4384845N 罐体试验压力Pt=1.25P2500.00Pa 7.2.3.储液在最高液位时，1.5倍计算破坏压力产生的升举力： N4=1.5PQD2/4738841N 7.3地脚螺栓计算： 7.3.1.罐体总的锚固力为7.2.1，